(57)【要約】  本発明は、試料の研磨のための振動を発生させるための振動駆動装置（１）と、前記振動駆動装置（１）と連結され、これによって駆動可能な研磨盤（２）と、研磨媒体及び被研磨試料を受容するように形成されていると共に、追随のために前記研磨盤（２）と連結されている研磨ボウル（３）と、を含み、前記振動駆動装置（１）は、逆振動部（１２）及び振動板（１３）を板バネ（１６，１７）の力に抗して振動駆動するために、ベース部（１１）、前記逆振動部（１２）、前記振動板（１３）及び駆動部（１４，１５）を備えている、振動研磨機に関する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部（１１）、逆振動部（１２）、振動板（１３）、第１駆動部（１４）及び第２駆動部（１５）を備える振動駆動装置（１）であって、
前記ベース部（１１）と前記逆振動部（１２）は、その主面（Hauptebenen）が径方向の螺旋回転面に従って中心軸（１０）の周りに集まる第１板バネ（１６）を介して連結されており、
前記ベース部（１１）と前記振動板（１３）は、その主面が径方向の螺旋回転面に従って中心軸（１０）の周りに集まる第２板バネ（１７）を介して連結されており、
前記振動駆動装置（１）の作動中に、前記逆振動部（１２）と前記振動板（１３）の間の逆方向のねじり振動運動を生成するために、前記第１駆動部（１４）は前記逆振動部に支持され、前記第２駆動部（１５）は前記振動板（１３）に支持されて配置されている振動駆動装置（１）を含み、さらに、
前記振動駆動装置（１）と連結されている研磨盤（２）と、
研磨媒体及び被研磨試料を受容するように形成されていると共に、前記研磨盤（２）と結合されている研磨ボウル（３）と、を含む振動研磨機。
【請求項２】
電圧、電流強度及びインパルス形成に関して前記第１及び第２駆動部にエネルギーを供給するための制御部（４）と、
前記振動研磨機の作動中に発生する、前記逆振動部（１２）及び前記振動板（１３）における、したがってまた前記研磨盤（２）及び前記研磨ボウル（３）に向かう加速度を測定すると共に、前記制御部（４）へフィードバックされる加速度信号を作り出す加速度センサ（１８）と、をさらに含む、請求項１に記載の振動研磨機。
【請求項３】
前記研磨媒体は、担持材及び研磨剤を含む、請求項１又は２に記載の振動研磨機。
【請求項４】
前記担持材は研磨布（６）であり、前記研磨剤は研磨剤懸濁液中に存在する、請求項３に記載の振動研磨機。
【請求項５】
前記研磨ボウル（３）は、前記研磨盤（２）に取り外し可能に結合されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動研磨機。
【請求項６】
前記研磨ボウル（３）の前記研磨盤（２）への取り外し可能な結合は、磁気的な吸着力によって行われる、請求項５に記載の振動研磨機。
【請求項７】
強磁性層又は強磁性部が、前記研磨盤（２）の上面又は前記研磨ボウル（３）の下面に装着されている、請求項６に記載の振動研磨機。
【請求項８】
前記研磨ボウル（３）は、前記担持材及び前記研磨剤懸濁液のためのプラスチック容器として形成されていると共に蓋によって閉鎖可能であり、閉鎖された器として前記研磨盤（２）上に載置され或いは前記研磨盤（２）から持ち上げられ得るよう、運搬グリップ（３５）を備えている、請求項５〜７のいずれか１項に記載の振動研磨機。
【請求項９】
閉鎖された器は、互いに積み重ね可能である、請求項８に記載の振動研磨機。
【請求項１０】
前記研磨ボウル（３）は、その底に中央凹部（３２）を、前記蓋（７）は、その上面に中央突起（７２）を、それぞれ備え、それによって、互いに積み重ね可能な器は、それぞれの中央凹部（３２）で、それぞれの下に位置する突起（７２）の上に、差し込み可能である、請求項９に記載の振動研磨機。
【請求項１１】
前記研磨盤（２）と前記研磨ボウル（３）の間に、センタリング及び／又はインデックス手段（２２、３２；２３、３３）が配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の振動研磨機。
【請求項１２】
前記研磨ボウル（３）は、前記研磨媒体のための受容空間を有する底壁と、ゴム弾性リング（３７）を受容するためのキー溝（３６）を備える円周側壁（３４）と、を備え、前記ゴム弾性リング（３７）は、前記研磨媒体の部分を形成する研磨布（６）の周縁を締め付けるために配置されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の振動研磨機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨試料の回転搬送運動のための振動を発生させるための振動研磨機であって、振動駆動装置と強固に連結され、これによって駆動可能な研磨盤と、研磨媒体及び被研磨試料の受容のために形成されていると共に、追随（Mitnahme）のために研磨盤と連結されている研磨ボウルと、を備えるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような振動研磨機は、特許文献１を通じて知られており、偏心錘を駆動し、それによってそのハウジングを振動させる回転モータを含んでいる。ハウジングは、ゴム弾性要素を介してボウル状の部材と恒久的に連結された駆動板と連結されており、ボウル状の部材は、ベースハウジングを介してテーブルトップなどに支持される。振動板が、分解不能に装置内で一体化されており、駆動板の振動に追随すべく、グリップを介して当該駆動板と摩擦結合され得る。振動板は、研磨剤又は研磨布を備え、環状の周縁を有する。その結果、当該振動板は、研磨ボウルと見なし得る。被研磨試料は、試料ホルダを用いて研磨ボウル内に装入され、作動中のアンバランス駆動による振動の結果として、軌道運動及び同時に回転運動の影響を受ける。しかしながら、そのようなアンバランス駆動は、振動研磨機の支持環境に対して、強く有害な振動を放出する。さらに、研磨ボウルを形成する研磨盤の交換は、機械の分解を通じて、手間と時間をかけてのみ可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３１３７９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の根底にある課題は、機械の支持環境に対して、有害な振動が僅かしか又は全く放出されない振動研磨機を創作することである。
【０００５】
本発明の別の観点は、研磨媒体及び被研磨試料の受容のために形成されている研磨ボウルを、研磨ボウルが振動研磨機から容易に取り外され、別の研磨ボウルと、場合によっては別の研磨媒体と、容易に交換できるように構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題は、独立請求項の主題によって解決される。本発明の有利な展開は、従属請求項において定義される。
【０００７】
具体的には、被研磨試料の回転運動のための振動を発生させることを目的とする振動駆動装置があり、当該振動駆動装置は、１つのユニットとして、それに強固に連結されている追加の研磨盤を駆動する。研磨盤の上には、研磨ボウルが、追随のために結合されて載置される。研磨ボウルは、研磨媒体及び被研磨試料の受容のために形成されている。通常どおり、被研磨試料は、試料ホルダに組み込まれていることができる。
【０００８】
独自性は、固定されたベース部と、逆振動部及び振動板を形成する、対向して駆動される２つの機械部分と、を備える振動駆動装置の使用にある。振動板は研磨盤と強固に連結されており、研磨媒体及び被研磨試料の受容のための研磨ボウルが研磨盤に取り外し可能に結合されている。振動板及びこれと連結又は結合された機械部分は一つの回転方向に駆動される慣性質量を形成し、逆振動部はこれと連結された機械部分と共に別の他の回転方向に駆動される慣性質量を形成しており、その結果、機械の作動中における全体の重心は原則として一定の位置に保持され、固定されたベース部における励振をもたらすことはない。それによって、従来技術では周囲に対して強い振動が放出されるのに対し、新規な振動研磨機の非常に静粛な運転が達成される。
【０００９】
振動板及び逆振動部の駆動は、板バネの力に抗して行われる。振動板及びこれと連結又は結合された機械部分の慣性質量によって第１の振動系が、逆振動部及び連結された機械部分の慣性質量によって逆向きに作用する第２の振動系が、それぞれ形成される。これらの振動系のそれぞれは、固有の共振周波数を示す。共振周波数が生じると、振動研磨機の静粛な作動が妨げられる。この障害は、加速度センサによって確定することができ、その信号は、振動研磨機の制御部へフィードバックされ、乱れた作動から抜け出すために、そこで処理される。
【００１０】
振動は、好ましくは、研磨ボウル内での試料の回転に関して少しずつ斜め上方を向いた被研磨試料の接線方向運動を、したがって、研磨ボウル内での被研磨試料の研磨媒体に対して相対的な跳躍する回転搬送を引き起こし、その結果、研磨媒体上での試料のスリップ及び試料の下面における研磨が行われる。
【００１１】
研磨媒体としては、研磨布及び懸濁液中の研磨剤が好ましい。例えば微細な研磨剤又は微細な研磨紙のような他の研磨媒体も使用可能である。
【００１２】
研磨ボウルの研磨盤への結合のために、研磨ボウルの研磨盤への磁気的な吸着が好ましく、これによって、研磨ボウルの研磨盤への容易に取り外し可能な垂直の又は軸方向の磁気による固定が達成される。
【００１３】
磁性板又は磁性箔が、研磨盤の上面又は研磨ボウルの下面に接着され得る。スチールプレート又は磁性箔プレートが、研磨ボウルの下面又は研磨盤の上面に接着され得る。これは、容易ではあるが効果的で取り外し可能な固定方法を具現する。
【００１４】
磁気的な結合に加えて、横方向に形状結合的に作用する形状結合差し込み部が設けられ得る。当該形状結合差し込み部は、センタリング及びインデックス手段を形成し、好ましくは、研磨ボウルのセンタリングおよびインデキシングをもたらすために、センタリングハブ及びインデックスピンを含み得る。
【００１５】
研磨ボウルを、底部内面上の別個に取り扱い可能な研磨剤用担持材を備えるプラスチック材料から構成することが好ましいであろう。担持材は、研磨布であり得る。研磨ボウルは、キー溝を備える円周側壁を有し、キー溝は、研磨ボウルの底壁の上で担持材の厚さに応じた高さまで延びると共に、担持材を研磨ボウルの底に押し付けると共にそれによって研磨剤懸濁液が担持材の下へ入り込むことを阻止するゴム弾性リングを受容する。
【００１６】
有利には、研磨ボウルは研磨布及び研磨剤懸濁液のための容器として形成されており、蓋によって気密に閉鎖可能であると共に、容器又は閉鎖された器として研磨盤上に載置され、或いは、研磨盤から持ち上げられるよう、運搬グリップを備えて構成されている。振動研磨機においては、それによって、研磨機において容易に交換され得ると共に、その仕様がラベルを通じて容易に認識可能となる多数の研磨ボウル又は容器を利用することができる。研磨ボウル又は容器は、実用的には、積み重ね可能に構成されている。実施される研磨作業においては、被研磨試料の処理において複雑さを引き起こすことなく、研磨剤の粒度が異なる様々な研磨ボウル又は容器を連続して使用することができる。すなわち、試料は、個々の容器間で研磨剤の異なる粒度の持ち越しを回避するために、個々の処理工程間で取り除かれ得る。それとは別に、容器は容易に洗浄可能である。
【００１７】
振動駆動装置の構造に関して、振動板は研磨盤にネジ締結によって固定されている。ベース部及び逆振動部は、環状又は円板状に形成され、第１板バネを介して連結されている。これらの板バネは、機械の中心軸の周りで径方向の螺旋回転面（Schraubwendelflache）に従って延び、ベース部に対する逆振動部のねじり振動運動を案内する。
【００１８】
振動駆動装置の振動板は、第１板バネのように機械の中心軸の周りで径方向の螺旋回転面に従って延びる第２板バネを介して、ベース部と連結されている。電動の駆動装置が、逆振動部と振動板の間に配置されており、電磁石がオン／オフされ、その際、磁気アンカー（Magnetanker）が板バネに張力を負荷し或いは弛緩させることによって、作動中に、この逆振動部と振動板の間に逆方向のねじり振動運動を発生させるために、好ましくは、逆振動部に磁気コイル又は電磁石を、及び、振動板に磁気アンカーを、それぞれ含んでいる。その際、振動板は、板バネが駆動装置によって張力を負荷されると、逆振動部から少し持ち上がり、駆動装置が一時的にオフにされると、再び逆振動部の上へ戻る。したがって、駆動装置の周期的なオン／オフによって、振動板の逆振動部に対するねじれ振動運動が生成され得る。
【００１９】
第１及び第２板バネを介して対になって互いに連結されたベース部、逆振動部及び振動板を備える振動駆動装置によって、従来の振動研磨機におけるアンバランス駆動と比較して少ない振動エネルギーが周囲に放出される振動力バランスが可能となる。
【００２０】
新規な振動研磨機における慣性質量は互いに逆に振動するので、重心はほぼ静止した状態を維持し、その結果、振動研磨機の設置場所における支持力はほぼ一定に維持され、周囲に殆ど振動が放出されない。したがって、本発明による振動研磨機によって、非常に静粛な作動が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】振動研磨機の概略的な縦断面図である。
【図２】振動研磨機の概略的な断面図である。
【図３】図２の拡大詳細図である。
【図４】振動駆動装置を、部分的に破断した側面図で示している。
【図５】研磨ボウルを上から見た斜視図である。
【図６】研磨ボウルを下から見た斜視図である。
【図７】研磨ボウルの蓋を上から見た斜視図である。
【図８】載置された研磨ボウルを備える振動駆動装置を下から見た斜視図である。
【図９】試料ホルダの断面図である。
【図１０】振動研磨機の全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施例が、図面に基づいて説明される。
【００２３】
振動研磨機の主要部は、振動駆動装置１、研磨盤２及び研磨ボウル３である。さらに、この機械は、制御部４及び保護ハウジング５を含んでいる。
【００２４】
電動の振動駆動装置１（図４）は、環状又は円板状のベース部１１、環状又は円板状の逆振動部１２、振動板１３、並びに、第１駆動部１４及び第２駆動部１５を備える電動の駆動装置を含んでいる。ベース部１１は、第１板バネ１６を介して逆振動部１２と連結されている。さらに、ベース部１１は、第２板バネ１７を介して振動板１３と連結されている。板バネ１６及び１７は、それぞれ、機械の周囲に分散して配置された３つのバネセット（Federpaket）を形成する。振動駆動装置１には、中心軸又は対称軸１０が帰属することができ、当該軸１０に対して、板バネ１６及び１７は、多段の非常に急勾配に延びるネジのピッチ（Gangstuck）のように、中心軸１０に対して径方向に延びると共に中心軸１０に対して１８°の傾斜角度を成す螺旋回転面を形成する。振動駆動装置１の構造は、独国特許発明第１０２００４０３４４８１号明細書又は米国特許第７１４３８９１号明細書に詳細に記載されており、これに関してここで引き合いに出すと共に、参照を通じてここで本開示の主題とされる。
【００２５】
図１及び２に示されるように、研磨盤２は振動駆動装置１と強固に連結されており、厳密には、ネジ２４で振動板１３にネジ止めされ、インデックスピン２５でインデックスされている。研磨盤２は、研磨盤２の上面に固定され、この例では接着されている磁性板又は磁性箔２１（図３）を、第１強磁性層として、その上面に備えている。研磨ボウル３の差し込み開口３３に嵌り込むヘッドボルト２３は、クイックカップリングの形状結合嵌め込み部と見なされ得る。
【００２６】
好ましくはプラスチックから成る研磨ボウル３は、追随のために研磨盤２と結合されており、この目的のために、第２強磁性層としての磁性箔プレート又はスチールプレート３１をその下面に備え、これらは研磨ボウル３の下面に接着され得る。研磨ボウル３が研磨盤２の上にセットされると、研磨ボウル３の研磨盤２との結合のための強磁性層が作用し、それによって、研磨ボウル３は研磨盤２の振動に追随する。
【００２７】
研磨盤２は、中央ネジ２４及びセンタリングプレート２２によって振動板１３の上面に固定され、偏心配置されたインデックスピン２５によってインデックスされる。
【００２８】
センタリングプレート２２は、研磨ボウル３をセンタリングするために、研磨ボウル３の底壁の中央凹部３２に嵌り込む。同様に、ヘッドボルト２３は、振動駆動装置１又は研磨盤２と研磨ボウル３との間の相対回転に対抗する形状結合を生成するために、研磨ボウル３の対応する底部凹部３３に嵌り込む。
【００２９】
研磨ボウル３は、図５及び６において斜視図で示されており、底壁の下面のスチールプレート３１を示している。研磨ボウル３は、運搬グリップ３５が取り付けられた側壁３４を備えている。図３及び５から分かるように、側壁３４は周方向に延びるキー溝３６を備え、その下には研磨布６（図３）のための収容空間がある。研磨布６の縁部は、キー溝３６に嵌り込むと共に研磨布６の縁部を押さえ付けるゴム弾性リング３７によって締め付けられている。側壁３４のフィンガー開口部３８によって、キー溝３６から弾性リング３７を取り外すことが容易となり、それによって、良好な接触及び付着のために磁化された強磁性の媒体をその下面に備える研磨布６の交換が容易となる。研磨ボウルがプラスチック材料から製作されていることが好ましい。研磨布６は、研磨剤懸濁液が塗布された担持材である。
【００３０】
研磨ボウル３は、ロック可能な蓋７（図６、７）によって閉じられることができ、その結果、研磨布及び研磨剤懸濁液のための閉鎖可能な容器が生成される。蓋７は、研磨ボウルの底部凹部３２及び３３に適合する突起７２及び７３を備え、その結果、閉鎖された研磨ボウル３（図６、７）は互いに積み重ねが可能である。異なる粒度の研磨剤懸濁液を保持することができる特定の数のこのような研磨ボウル（図６、７）を、振動研磨機に設けることが企図される。このようにして、振動研磨機を、先ず被研磨試料の微細研削装置として、次いで仕上げ研磨装置として、使用することが可能となる。
【００３１】
図３から最もよく分かるように、研磨盤２と研磨ボウル３の間には、研磨ボウル３を研磨盤２から穏やかに取り外すために、工具が嵌まり込み得る周縁ギャップ２９が存在する。穏やかな取り外しは、例えば、前端にカムを備えるグリップがギャップ２９に嵌り込み（図示せず）、工具の回転によってカムがギャップ２９を広げ、それによって研磨ボウル３を磁気的な吸着力に抗して研磨盤２から穏やかに持ち上げるという形で、機械化することができる。研磨ボウルをグリップ３５で穏やかに持ち上げることでも足りる。
【００３２】
図１によって分かるように、振動駆動装置１、研磨盤２及び研磨ボウル３は第１ユニットを形成し、当該第１ユニットは、第２ユニットとしての制御部４に隣接して保護ハウジング５内に配置されている。保護ハウジング５は、切頭くさび形先端５１を有するくさび形の全体形状を有し、その内部に制御部４が収容されている。切頭くさび形先端５１の領域における保護ハウジング５の上面は、制御パネルとして構成されており、タッチスクリーン５２を備え得る。ハウジングカバー５３は、振動研磨機を覆うために用いられる。
【００３３】
図８は、載置された研磨ボウル３と、研磨盤２と研磨ボウル３の間の加速度を測定し、そこから加速度信号を生成することができる加速度センサ１８と、を備えた振動駆動装置１を示している。これらの信号は、振動駆動装置に印加される電圧、電流強度及びインパルスに制御的に介入するために、制御部４に戻される。
【００３４】
図９は、試料８及び試料ホルダ９の断面図を示しており、試料８は、その下面８１が研磨布６の上に載置されるよう、試料ホルダ９によってぴったりと締め付けられ得る。
【００３５】
振動研磨機の作動は次のとおりである。
【００３６】
先ず、研磨工程のために複数の被研磨試料８が準備される。これは、大抵の場合、被研磨面８１が試料ホルダから突出するように、試料が試料ホルダ９内に位置付けられることを意味する。 
【００３７】
制御装置４は、振動駆動装置１を始動させるために、予め定められた周波数および強度の電流を出力するようオンにされる。振動板１３で生成された振動によって、研磨ボウル上の被研磨試料８は、少しずつ跳躍運動に移行し、その際、研磨ボウル３内で回転するように駆動される。それぞれの電圧ショックにおいて、第１又は第２駆動部１４、１５は互いに対して移動し、それによって逆振動部１２も振動板１３に対して移動し、その結果、板バネ１６及び１７は引っ張られる。電圧インパルスが低下すると、板バネ１６及び１７は装置部品をその初期位置に戻す。研磨盤２は振動板１３と強固に連結されており、それと共に運動する。しかしながら、これは研磨ボウル３にも当てはまる。なぜなら、研磨ボウル３は、機械的及び／又は磁気的に追随するからである。インデックスピン２５は、研磨盤２に対する研磨ボウル３の望ましくない回転運動を阻止する。
【００３８】
上述の実施形態は、例として評価されるべきである。多様なバリエーションが可能である。運動は、周知のごとく、重ね合わされ得る。２つの第１駆動部及び２つの第２駆動部が設けられ、鉢状の研磨ボウル内での被研磨試料の回転を容易とするために、生成された運動が重ね合わされてもよい。３つの第１及び第２駆動部によって、さらにより好ましい結果を達成することができる。
【００３９】
当業者には明らかなように、特徴は、明細書、特許請求の範囲、図面又は他の方法で開示されているか否かにかかわらず、たとえ他の特徴と共に記載されていても、本発明の本質的な構成要素を個々に定義する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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